發(fā)泡塑料在建筑保溫材料中的應用

徐 晶

(貴陽鋁鎂設計研究院有限公司 貴陽 550081)

1 建筑外墻保溫材料的重要作用

在建筑物圍護結構中,外墻損失的熱量最大,占比可達28%左右,其中各部分熱損失比例如圖1 所示。由此可見,建筑外墻保溫對建筑節(jié)能起到重要作用,開發(fā)有效的保溫體系成為了建筑外墻保溫的關鍵。選用導熱系數低的保溫材料可以降低整個墻體的熱損失,不僅起到了良好的保溫隔熱效果,同時提高了建筑的室內舒適性,從而提高項目的社會效益［1］。

圖1 建筑物圍護結構中各部分熱損失比例圖

2 建筑外墻保溫材料分類

建筑外墻保溫材料分為無機保溫材料和有機保溫材料兩大類。其中,無機保溫材料有良好的防火性能,但是保溫效果較差,節(jié)能效果不能滿足要求,主要有:巖棉、水泥珍珠巖和發(fā)泡水泥板等。有機保溫材料有良好的保溫性能,但是防火性能較差,主要有:聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)、酚醛泡沫塑料(PF)和硬質聚氨酯泡沫塑料(PUR)等。

2.1 聚苯乙烯泡沫塑料

EPS具有絕熱性能好、質輕、吸水率低和價格低等特點,是一種常見的保溫隔熱材料,在建筑領域內占有一席之地。它的隔熱原理是減少冷熱區(qū)域之間的熱流降低熱損失,具有一定要的優(yōu)勢［2］。EPS通過溶解、粉碎等方式便于回收利用,對環(huán)境污染較小,EPS的回收利用成為目前的研究熱點。

2.2 酚醛泡沫塑料

PF是一種新興的保溫隔熱材料,與聚苯乙烯泡沫板相比,其具有難燃燒、無毒且易加工等優(yōu)點,受到人們的關注,發(fā)展速度快。酚醛泡沫塑料在發(fā)達國家的應用范圍廣泛,而我國對酚醛泡沫塑料的應用也日益增加。但是,酚醛泡沫塑料具有脆性大、易變形、粉化程度高等缺點,限制其應用范圍,要通過共混改性的方法改善其性能［3］。

2.3 硬質聚氨酯泡沫塑料

聚氨酯泡沫塑料在20世紀50年代被研制出來,由于其生產成本低,迅速得以發(fā)展。聚氨酯泡沫塑料分為軟質泡沫、半硬質泡沫和硬質泡沫三種［4］。其中,硬質聚氨酯泡沫塑料制品熱導率低、質輕,保溫隔熱性能最佳,之后大量用于建筑外墻保溫材料中。將硬質聚氨酯泡沫塑料應用于建筑外墻可以起到保溫和防水雙重功效。

(1)保溫性能。硬質聚氨酯泡沫塑料是一種天然的膠黏材料,與墻體材料黏結后形成連續(xù)的保溫層,1 cm 厚度的硬質聚氨酯泡沫塑料保溫效果相當于3倍厚度的傳統(tǒng)材料。

(2)防水性能。與其他保溫材料相比,硬質聚氨酯泡沫塑料具有導熱系數低、體積密度小和粘結性能好等多種優(yōu)良特性。硬質聚氨酯泡沫塑料的強度高,在外墻保溫的墻體結構中可以承受較大的壓力,不容易產生裂紋,對墻體的保溫時間持續(xù)相對較長。另外,硬質聚氨酯泡沫塑料可現場施工,施工造價成本較低,而且后期便于維修處理。硬質聚氨酯泡沫塑料的性能特點具有為:

(1)導熱系數低。在目前所有保溫材料中,硬質聚氨酯泡沫塑料的熱工性能優(yōu)越,導熱系數比聚苯乙烯泡沫塑料低,保溫層厚度是聚苯乙烯泡沫塑料一半即可達到同樣的保溫效果。

(2)體積密度小。硬質聚氨酯泡沫塑料質量輕、硬度高,可以承受一定的荷載,密度一般為35～40 kg/m3,是一種理想的建筑保溫材料。

(3)粘結性能好。硬質聚氨酯通過噴槍發(fā)泡成型,直接噴涂于墻體,由于具有滲透性和流動性,與墻面基層牢固地粘合在一起,它與金屬、木材以及玻璃等可以發(fā)生高強度的粘合,粘結強度具體見表1所示。

表1 硬質聚氨酯泡沫塑料與不同材料的粘結強度

3 硬質聚氨酯泡沫塑料建筑外墻保溫工藝對比

3.1 干掛法

首先在建筑外墻安裝輕鋼龍骨架,然后通過錨釘將硬質聚氨酯板材固定于外墻上,類似于石材干掛工藝。干掛法具有板材直接成形、規(guī)格尺寸統(tǒng)一、可大批量生產,施工操作簡單和受環(huán)境影響小等優(yōu)點［5］。

3.2 粘貼法

通過膠泥將硬質聚氨酯板材固定于外墻上,再鋪一層網格布,最后利用聚合物水泥砂漿抹面,類似于聚苯板施工工藝。粘貼法具有板材直接成形、規(guī)格尺寸統(tǒng)一、可大批量生產和粘貼表面平整等優(yōu)點。

3.3 現場澆注法

首先使用模板構建胎模,然后澆注混合料,待硬質聚氨酯混合料固化后拆模,再鋪一層網格布,最后利用聚合物水泥砂漿抹面,類似于澆注砼工藝?，F場澆注法具有表面平整、整體性好、節(jié)約材料成本和不易造成環(huán)境污染等優(yōu)點。

3.4 現場噴涂法

硬質聚氨酯混合料通過高壓噴槍噴射只建筑外墻上,待發(fā)泡后形成保溫層,然后利用聚合物水泥砂漿抹面,最后鋪玻纖網或鐵絲網,目前該技術比較成熟。硬質聚氨酯泡沫塑料自粘性能良好,無需涂刷基層處理劑,與金屬、木材以及玻璃等基層到達100%滿粘,抗風揭和抗負風壓性能佳。噴涂硬質聚氨酯泡沫塑料采用整體噴涂施工,一次成型,可以消除“熱節(jié)”和“冷橋”現象的發(fā)生,保溫隔熱效果好。另外,噴涂硬質聚氨酯泡沫塑料施工快捷,異型部位無需特殊處理,一套噴涂設備每日可噴涂600 m2,并且噴涂5 min后即可固化,施工效率高。

4 噴涂硬質聚氨酯泡沫塑料在建筑外墻保溫中應用的實例分析

4.1 工程概況

雅居園建筑工程位于我國某市,屬于節(jié)能型住宅。對其所有住宅建筑外墻保溫采用噴涂硬質聚氨酯泡沫塑料節(jié)能措施。南北外墻采用60 mm 厚的硬質聚氨酯泡沫塑料保溫體系,東西山墻采用80 mm 厚的硬質聚氨酯泡沫塑料保溫體系。

4.2 準備工作

4.2.1 材料準備

①聚氨酯。②催化劑、勻泡劑和發(fā)泡劑。③耐堿涂塑玻璃纖維網格布。④界面劑。⑤水。

4.2.2 施工準備

(1)在施工前,要對聚氨酯的合格證進行檢查,滿足國家有關材料標準規(guī)定。另外,對界面劑的各項技術指標進行核對,待復試合格后才可以使用。

(2)噴涂前,要檢查墻面基層質量,并根據施工環(huán)境調試好施工參數和原料加溫溫度進行試噴。

(3)在聚氨酯里加入適當的催化劑、勻泡劑和發(fā)泡劑,制備硬質聚氨酯泡沫塑料。

4.3 施工工藝

4.3.1 噴刷防潮底漆

基層施工面應嚴格清理,待檢查合格后噴刷防潮底漆。預埋管(件)事先安裝好,避免噴刷防潮底漆后再安裝管線及附件。

4.3.2 噴涂硬泡聚氨酯

第一層硬泡聚氨酯噴涂從角部開始,厚度控制在5 mm 左右,噴槍與墻面相距600 mm。后期進行多遍噴涂,每層厚度控制在15 mm 左右,直至滿足噴涂厚度為止。

4.3.3 噴刷界面劑

待噴涂4 h之后,使用滾刷將界面劑涂刷于保溫層表面。

4.3.4 貼餅和打點

貼餅和打點是為了找平墻面,具體操作為:

(1)用2 m 杠尺、2 m 托線檢查墻面平整度和板墻面垂直度。

(2)選取聚苯板塊(5 cm×5 cm)為標準貼餅,粘貼于距樓層頂部、樓層底部、大墻陰陽角約10 cm 處,每間隔1.5 m 粘貼一個。

(3)貼餅之后,垂直度用2 m 托線檢查,水平方向的一致性使用拉線檢查,最終記錄灰餅厚度。

4.3.5 鋪設耐堿玻纖網格布

耐堿玻纖網格布事先裁好尺寸,搭接方向順序為從左到右、從上到下,搭接寬度大于50 mm,陰陽角的搭接寬度大于150 mm?？沽焉皾{的涂抹面積與耐堿玻纖網格布相當,涂抹砂漿飽滿度達到100%,厚度控制3～5 mm 左右,如果不跑滿時,進行2次涂抹,待涂抹完成后,用鐵抹子將抗裂砂漿壓入網格布內部。

4.4 施工注意事項

(1)現場噴涂時,要嚴格遵循天氣環(huán)境因素,溫度在5～40 ℃之間、風力≤3 級以及空氣相對濕度≤70%的氣候條件下施工,嚴禁在雨、雪、霧氣候條件下施工。

(2)墻體基層要平整、致密、無浮灰、發(fā)脆、脫層、起鼓等現象。

(3)控制好硬質聚氨酯泡沫塑料的固化時間,大約15 min左右。

(4)噴涂過程中,為確保保溫層與基層黏結牢固,應時刻做好泡沫質量的檢查工作。

(5)硬質聚氨酯泡沫塑料施工過程中,施工人員應做好防護工作,嚴禁現場火種,并做好泡沫飛散的遮擋措施。

(6)施工完畢后,要做注水試驗,確保無漏水現象發(fā)生。

5 結語

隨著能源的需求日益增長,我國建筑行業(yè)大力提倡節(jié)能和環(huán)保產品的應用。發(fā)泡塑料材料的使用對建筑外墻保溫性能的影響較大,硬質聚氨酯泡沫塑料作為一種高效的保溫材料,日益受到建筑業(yè)的關注。通過上述的研究,可以看到硬質聚氨酯泡沫塑料符合建筑的使用要求,具有良好的經濟效益和社會效益,得出以下結論:

(1)采用現場機械化設備現場噴涂施工成型,具有操作簡便、施工效率高、造價低等特點,與傳統(tǒng)方法相比,減少了原材料消耗和降低了人工費用。

(2)硬質聚氨酯泡沫塑料采用分層噴涂,并且整體性強,與金屬、木材以及玻璃等可以發(fā)生高強度的粘合,從整個結構系統(tǒng)上對建筑外墻的保溫和滲漏起到了防護作用。

(3)噴涂硬質聚氨酯泡沫塑料要遵循“設計合理、選材嚴控、優(yōu)化施工”等原則,確保達到預計效果。

(4)硬質聚氨酯泡沫塑料作為一種綠色環(huán)保材料,為了進一步節(jié)約資源,我國應該不斷加強硬質聚氨酯泡沫塑料的工業(yè)發(fā)展,實現發(fā)泡塑料的可持續(xù)發(fā)展之路。